在恒定不变的压强下,气体分子的平均碰撞频率和温度T的关系为:
A、
B、
C、
D、
【正确答案:C】
分子平均运动动能Ek=nKT/2
n是分子的空间自由度,K是玻尔兹曼常数,T是温度.Ek=0.5mu²,u是分子运动的平均速度,由此可见,u²∝T,所以温度升高,分子平均速度增大,碰撞频率也增大,碰撞频率实际上也是表征分子运动的剧烈程度的.
平均自由程λ说的是分子发生碰撞到下一次碰撞间的距离.显然,如果容积固定,分子的运动空间是固定的,分子数量没有因为热运动加剧而发生改变,则平均距离不变,所以了知平均自由程不会改变
如果被讨论的系统是种类一定的理想气体,则平均自由程反比于分子的数密度n(单位体积内的分子数,正比于单位体积的物质的量)。温度压强和单位体积的物质的量的关系,由pV=牛RT给出,“牛(希腊字母niu)”表示物质的量以和n区分。易得n正比于p/T,从而平均自由程正比于T/p。碰撞频率z=平均速率/平均自由程,其中平均速率正比于温度的平方根。故温度不变时,平均自由程越大,z越小。平均自由程不变(即T/p不变,也即即单位体积的物质的量不变)时,温度越高,z越大。带入平均速率的公式,可得z正比于p/(T的平方根)。即温度不变时,压强越大,z越大。压强不变时,温度越高,z越小。四者间的定量关系,公式不太好打,自行推导一下(其中平均自由程=根号2分之一除以n再除以碰撞截面,碰撞截面=pi d^2,d为分子直径)。
如下:
压强为p、体积为V、温度为T;设气体分子质量为m、分子数密度为n、k为玻尔兹曼常数,与n、k、T、m或者p、k、T、m有关。
因为是一定质量的气体,所以满足气态方程:PV/T=C。其中P是压强,V是体积,T是温度,,C是常数。据次方程判断压强的变化,温度决定每次碰撞的强度,若压强不变,温度升高,对于恒体积的容器单位时间的碰撞次数必减少。
对于单位时间单位面积的碰撞次数则要判断体积是否改变,根据压强的微观解释,判断出单位时间的碰撞次数,若碰撞次数不变,体积增大,则单位时间单位面积的碰撞次数减少。
气体分子碰撞次数受什么影响?
气体分子碰撞次数与分子密集程度和温度有关。如果将气体温度降低到绝对温度零度时,理论上说气体分子在单位时间内对单位面积器壁就没有碰撞了,尽管分子密集程度增大。
碰撞是气体分子运动的基本特征之一,分子间通过碰撞来实现动量或动能的交换,使热力学系统由非平衡态向平衡态过渡,并保持平衡态的宏观性质不变。单位时间内一个气体分子与其他气体分子发生碰撞的平均次数,称为平均碰撞频率。